基于MPI的卫星遥感数据实时处理平台设计

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1、V01．22No．3130航天器工程SPACECRAFTENGINEERING第22卷第3期2013年6月基于MPI的卫星遥感数据实时处理平台设计刘莉1’2(1航天天绘科技有限公司，北京100073)(2航天恒星科技有限公司，北京1000'86)摘要针对高速率卫星遥感数据实时处理的要求，设计了一种卫星遥感数据实时处理平台。该平台采用分层设计思想，自上而下分为表现与控制层、业务处理层、基础服务层和应用支持层。结合消息传递接口(MPI)技术，构建了分布式实时并行处理平台框架。原型系统验证结果表明，该平台能处理下

2、传码速率达450Mbit／s的双通道数据，单通道处理速率高达6Gbit／s。文章提出的平台设计应用于遥感卫星的地面检测系统，具有处理速度快、运行稳定的优点。关键词卫星；遥感数据；实时处理平台；消息传递接口；并行处理中图分类号：TP75文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．03．022DesignofReal—timeProcessingPlatformforSatelliteRemoteSensingDataBasedonMPILIULil，2(1AerorsIn

3、c．，Beijing100073，China)(2SpaceStarTechnologyCo．Ltd。Beijing100086．China)Abstract：Aplatformisdesignedforhighspeedandreal—timeprocessingofsatelliteremotesens—ingdata．Theplatformtakesadvantageoflayeredarchitecturesystemwhich，fromtoptobot—tom，involvespresentati

4、onandcontrollayer，businesstreatmentlayer，basicservicelayer，andapplicationsupportlayer．WithMPI(messagepassinginterface)technology，aframeworkisbuiltfordistributedreal—timeparallelprocessinganddemonstratedbyaprototypesystem．There—suitsshowthattheplatformisabl

5、etohandledoublechanneldatawithadownloadcoderateupto450Mbit／s，andsinglechanneldatawithprocessingrateabove6Gbit／s．Theplatformisappliedtothegroundtestsystemofremotesensingsatellites，andhastheadvantagesofhighprocessingspeedandstableoperation．Keywords：satellite

6、；remotesensingdata；real～timeprocessingplatform；MPI；parallelprocessing1引言随着遥感技术的快速发展，卫星遥感图像的空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率大大提高。这使得卫星采集的数据量不断增大，导致卫星下传码速率提高，其中高分辨率遥感卫星的下传码速率高达450Mbit／s，地面经过解压缩处理之后的码速率更高达4Gbit／s。高码速率的数据需要在卫星下传数据时实时接收和处理，而基于处理板卡的单机处理设备受到单设备的I／O、CPU等处理性能的限制，

7、已经不能满足实时处理要求[1‘2]。本文提出了一收稿日期：2012—07—02：修回日期：2013一04—11基金项目：国家重大航天工程作者简介：刘莉(1980一)，女，高级工程师，从事遥感卫星地面应用系统软件设计工作。Email：liuli@aerors．coin。第3期刘莉：基于MPI的卫星遥感数据实时处理平台设计131种基于消息传递接口(MessagePassingInterface，MPI)的卫星遥感数据实时处理平台，并采用刀片服务器搭建原型系统进行平台的系统验证，可为未来高分辨率对地观测系统地面实

8、时处理软件架构提供参考，为实现地面系统设备的业务化、集成化、多星多体制兼容创造条件。2实时处理平台设计在解决高速率卫星下传数据的实时接收和处理方面，分布式并行处理系统因其强大的计算能力、独特的灵活性和低廉的成本，具有很大的优势。因此，本平台的设计借鉴了国内外分布式并行处理系统的框架[3。6]，采用多层结构，使各层各司其职，从而保证平台对设备的开放性和对不同业务的可扩展性。并行处理程序各部分之间，通过来回消息传递的